CN201406443Y - 铁水脱硫搅拌器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及转炉炼钢前铁水炉外搅拌脱硫装置，具体地说是一种用于铁水罐KR搅拌脱硫预处理的铁水脱硫搅拌器。它包括旋转轴、置于旋转轴内的风冷管和固定在旋转轴下端的搅拌叶片。所述搅拌叶片为三片，绕旋转轴均匀布置。本实用新型通过减少常规搅拌器一片搅拌叶片的措施，简化了搅拌器的结构，方便了搅拌器的制作，扩大了搅拌叶片之间的夹角与空间，降低了搅拌叶片之间的相互影响，提高了搅拌叶片的搅拌强度，减缓了搅拌叶片夹角部位的粘渣速度，便于粘渣的清理。该搅拌器最终达到了降低搅拌旋转速度与脱硫剂消耗、缩短搅拌时间、减缓搅拌器破损进程、改善铁水搅拌脱硫技术经济指标的目的。

Description

铁水脱硫搅拌器

技术领域

本实用新型涉及转炉炼钢前铁水炉外搅拌脱硫装置，具体地说是一种用于铁水罐KR搅拌脱硫预处理的铁水脱硫搅拌器。

背景技术

KR(Kambara Reactor)搅拌脱硫法是日本新日铁于1963年开始研究，1965年应用于工业生产的一种铁水炉外脱硫技术。这种脱硫方法是以一个外衬耐火材料的搅拌头浸入铁水罐内进行旋转搅动铁水，使铁水产生旋涡，经过称量的脱硫剂由给料器加入到铁水表面，并被旋涡卷入铁水中，与高温铁水混合、反应，达到脱硫的目的。该脱硫方法具有脱硫效率高、脱硫剂消耗少、作业时间短、金属耗损低以及耐火材料消耗低等特点。

搅拌器是KR脱硫装置中的重要部件，主要是由旋转轴与搅拌叶片组成，四片搅拌叶片沿旋转轴周向成十字形均匀布置。旋转轴和搅拌叶片由金属芯和耐火材料工作衬构成。常用搅拌器的搅拌叶片迎铁水面为倾斜面，由下向上前倾2～4°，背铁水面为竖直面，侧面也为倾斜面，也是由下向上外倾2～4°。由于搅拌器的高温间歇式工作状态以及对铁水的强烈搅拌，搅拌器铁水冲刷剧烈，冷热状态交替频繁，导致搅拌器使用寿命短；在搅拌器的搅拌脱硫过程与待用冷却过程中，由于搅拌叶片单位体积换热面积大，导致搅拌叶片耐火材料工作衬热震龟裂严重；由于工作衬耐火材料与金属芯材质热膨胀性能的差异以及搅拌叶金属芯未进行风冷，导致金属芯和工作衬热胀冷缩量不一致，致使结合面间形成热胀内应力和冷缩间隙，引起耐火材料工作衬内应力破损，通过裂纹渗入的铁水沿结合面内损缝隙不断扩展，最终导致工作衬剥落和金属芯烧失；搅拌时，旋转线速度随着搅拌直径的增大而提高，由于搅拌叶片的外伸结构，加剧了铁水对搅拌叶片的冲刷磨损，尤其是搅拌叶片的边棱凸出部位，磨损尤为严重，并随着搅拌器的不断使用，搅拌叶片边棱不断磨损而形成圆弧过渡面，等搅拌力矩下搅拌器的旋转速度不断提高，进一步加剧了搅拌叶片的磨损速度，从而影响了搅拌器不同使用阶段下的搅拌脱硫效果与实际生产操作控制，导致脱硫效率下降与脱硫剂消耗上升；同时，搅拌叶片的不均匀磨损与搅拌器旋转速度的提高，影响了搅拌器的动平衡与静平衡，加剧了搅拌机械传动设备的损伤，给设备的安全稳定运行带来危害。此外，实际搅拌脱硫过程中，由于搅拌叶片夹角部位的滞流作用，致使大量的脱硫渣与铁水混合物在该区域聚集停留，并在高温条件下通过对耐火材料工作衬的侵蚀、渗透引起粘渣，且由于该区域空间狭小，导致清渣难度大，进而减少了搅拌叶片的有效作用面积和搅拌强度，恶化了铁水搅拌脱硫的动力学条件。因而，搅拌器的破损主要集中在搅拌叶片部位，最终因搅拌叶片结构完整性的严重破损、搅拌强度的大幅度下降以及动平衡的失稳而终止搅拌器的使用。为此，从减缓搅拌器耐火材料工作衬的破损进程角度考虑，公告号为CN 2923725Y的中国专利《新型KR脱硫搅拌器》公开了一种搅拌叶金属芯棱角边为圆弧过渡面的搅拌头，降低由于工作衬耐火材料与金属芯材质热膨胀性能差异引起的内应力以及搅拌叶边棱部位的应力集中引起的破损。公告号为CN 201046975Y的中国专利《铁水脱硫搅拌头》公开了一种搅拌叶金属芯带风冷的搅拌器，降低了使用时搅拌叶金属芯的综合温度，缓解了搅拌叶金属芯与耐火材料工作衬的热膨胀，提高搅拌叶的综合抗破损能力。此外，针对常规搅拌器小角度倾斜迎铁水面搅拌卷吸强度低的不足，从强化搅拌器搅拌强度的角度考虑，公告号为CN 201031236Y的中国专利《一种铁水脱硫搅拌头》公开了一种搅拌叶片迎铁水面为前凹弧形面、背铁水面为上凹下凸多段弧形面、侧面为由下而上外倾斜面的铁水脱硫搅拌器，通过异形结构搅拌叶片，达到提高搅拌头对脱硫剂的搅拌卷吸强度、改善脱硫动力学条件的目的。日本《住友金属》1993年3期报道了鹿岛制铁所提出的搅拌叶片迎铁水面为前凸弧形面、背铁水面为上凹下凸两段弧形面的铁水KR脱硫用四叶搅拌器，并在工业性试验中取得了改善铁水KR脱硫动力学条件的效果，但出于对技术的保密，只字未提搅拌叶片的相关结构参数。此外，上述专利、文献报道和常规使用的搅拌器均为四叶十字形布置方式，搅拌叶片之间夹角为90°，垂直搅拌轴的矩形叶片结构，为搅拌叶片之间的粘渣提供了便利，同时，受下一搅拌叶片对流场的干扰影响，导致搅拌叶片背铁水面下部涡流强度大，不利于卷入脱硫剂的分散混合，限制了搅拌的卷吸强度以及叶片间铁水与脱硫剂的排出，恶化了搅拌脱硫的动力学条件，影响了搅拌器的使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述常规技术、专利及文献报道的不足，提供一种在搅拌叶片间夹角大、粘渣少、搅拌脱硫的动力学条件优、使用寿命长、结构简单、制作方便的铁水脱硫搅拌器。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种铁水脱硫搅拌器包括旋转轴、置于旋转轴内的风冷管和固定在旋转轴下端的搅拌叶片。所述搅拌叶片为三片，绕旋转轴均匀布置。

进一步地，所述搅拌叶片垂直于旋转轴的截面为沿径向由宽变窄的梯形，所述梯形的两腰向搅拌叶片内倾的角度α和β分别为0.5～8°。

所述搅拌叶片的迎铁水面可以为由下而上前倾的斜面，所述斜面的倾角

为2～4°。

所述搅拌叶片的迎铁水面还可以为由下而上前倾的凸形弧面，该凸形弧面的弧线对应圆周角η为10～22.5°，弧线的半径为搅拌叶片高度的1/sin45°～1/sin20°倍。

所述搅拌叶片的背铁水面可以为竖直面。

所述搅拌叶片的背铁水面还可以为由下而上前倾的斜面，所述斜面的倾角γ满足0＜γ≤10°。

本实用新型通过减少常规搅拌器一片搅拌叶片的措施，简化了搅拌器的结构，方便了搅拌器的制作，扩大了搅拌叶片之间的夹角与空间，降低了搅拌叶片之间的相互影响，提高了搅拌叶片的搅拌强度，减缓了搅拌叶片夹角部位的粘渣速度，便于粘渣的清理。通过搅拌叶片垂直搅拌轴的截面为沿径向为由宽变窄的梯形结构设计，并使梯形截面两腰分别向搅拌叶片内倾0.5～8°，进一步扩大了搅拌叶片之间的夹角与空间，降低了搅拌叶片间的粘渣速度，改善了搅拌强度，促进了铁水与脱硫剂的混合分散。通过迎铁水面由下而上前倾的凸形弧面结构设计，提高了搅拌器的旋转搅拌强度，强化了搅拌叶片的搅拌卷吸作用。通过背铁水面的前倾斜面的结构设计，降低了背铁水面的涡流强度，便于脱硫剂的排出。该搅拌器最终达到了降低搅拌旋转速度与脱硫剂消耗、缩短搅拌时间、减缓搅拌器破损进程、改善铁水搅拌脱硫技术经济指标的目的。

附图说明

图1为一种铁水脱硫搅拌器的结构示意图，其中：搅拌叶片的迎铁水面是前倾斜面；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为搅拌叶片的迎铁水面是凸形弧面的结构示意图。

图中，旋转轴1，旋转轴金属芯2，轴用V形铆固件3，耐火材料工作衬4，搅拌叶片5，搅拌叶金属芯6，叶片用V形铆固件7，双V形铆固件8，风冷管9，迎铁水面10，背铁水面11。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型的铁水脱硫搅拌器作进一步详细描述：

如图所示，本铁水脱硫搅拌器包括旋转轴1、置于旋转轴1内的风冷管9和均匀布置在旋转轴1下端的三片搅拌叶片5。其中，旋转轴1主要由旋转轴金属芯2和耐火材料工作衬4通过轴用V形铆固件3固定而成；搅拌叶片5主要由搅拌叶金属芯6和耐火材料工作衬4通过叶片用V形铆固件7以及双V形铆固件8固定而成。耐火材料工作衬4为整体浇注件。

搅拌叶片5垂直于旋转轴1的截面为沿径向由宽变窄的梯形，梯形的两腰向搅拌叶片5内倾的角度分别为α和β。搅拌叶片5的迎铁水面10可以为由下而上前倾的斜面，斜面的倾角

为2～4°；迎铁水面10还可以是由下而上前倾的凸形弧面，该凸形弧面的弧线对应圆周角η为10～22.5°，弧的半径为搅拌叶片5高度的1/sin45°～1/sin20°倍。搅拌叶片5的背铁水面11可以是常规的竖直面或者由下而上前倾的斜面，斜面的倾角γ满足0＜γ≤10°。表一给出了八组具有不同上述参数的搅拌器实施例。图1示意出了实施例1至4，图3示意出了实施例5至8。

在这些实施例中，风冷管9均选择45号无缝钢管制作。旋转轴金属芯2选择20CrMo或者30CrMo厚壁浇铸钢管制作。轴用V形铆固件3、叶片用V形铆固件7和双V形铆固件8的高度为耐火材料工作衬4厚度的1/2～2/3，其中，轴用V形铆固件3采用普通盘条制作，盘条直径为8mm，叶片用V形铆固件7采用外肋钢筋制作，钢筋直径为10mm，双V形铆固件8采用普通盘条或者耐热金属丝制作，盘条直径为8mm，耐热金属丝直径为6mm；叶片用V形铆固件7和双V形铆固件8间隔布置，布置间距为100mm或者80mm。搅拌叶金属芯6采用Q235厚钢板制作，边棱为圆弧过渡面，圆弧半径为10mm。在旋转轴金属芯2和搅拌叶金属芯6加工制作完成后，采用专用耐火浇注料对耐火材料工作衬4进行浇注成型。

表一

Claims (6)

1.一种铁水脱硫搅拌器，包括旋转轴(1)、置于旋转轴(1)内的风冷管(9)和固定在旋转轴(1)下端的搅拌叶片(5)，其特征在于：所述搅拌叶片(5)为三片，绕旋转轴(1)均匀布置。

2.根据权利要求1所述的铁水脱硫搅拌器，其特征在于：所述搅拌叶片(5)垂直于旋转轴(1)的截面为沿径向由宽变窄的梯形，所述梯形的两腰向搅拌叶片(5)内倾的角度α和β分别为0.5～8°。

3.根据权利要求1或2所述的铁水脱硫搅拌器，其特征在于：所述搅拌叶片(5)的迎铁水面(10)为由下而上前倾的斜面，所述斜面的倾角

为2～4°。

4.根据权利要求1或2所述的铁水脱硫搅拌器，其特征在于：所述搅拌叶片(5)的迎铁水面(10)为由下而上前倾的凸形弧面，该凸形弧面的弧线对应圆周角η为10～22.5°，弧线的半径为搅拌叶片(5)高度的1/sin45°～1/sin20°倍。

5.根据权利要求1或2所述的铁水脱硫搅拌器，其特征在于：所述搅拌叶片(5)的背铁水面(11)为竖直面。

6.根据权利要求1或2所述的铁水脱硫搅拌器，其特征在于：所述搅拌叶片(5)的背铁水面(11)为由下而上前倾的斜面，所述斜面的倾角γ满足0＜γ≤10°。

Images